JPWO2009141970A1 - 振動装置 - Google Patents

Abstract

部品点数が少なく、かつ振動の伝達効率が高い振動装置を提供する。振動装置１は、被固定部材１０に取り付けられる。振動装置１は、一枚の弾性板１１と、圧電振動板１２，１３とを備える。弾性板１１は、固定部１４と、振動部１５と、接続部１６とを有する。固定部１４は、被固定部材１０に取り付けられる。振動部１５は、固定部１４の被固定部材１０に対する固定面１０ｂに対して略平行に間隔をおいて配置されている。接続部１６は、固定部１４の一方の端部と、振動部１５の一方の端部とを接続している。圧電振動板１２，１３は、振動部１５の表面に設けられている。

Description

本発明は、振動装置に関し、特に、圧電振動子が貼り付けられた弾性板を備えた振動装置に関する。

振動によって着信を報知する目的等に用いられる振動装置として、種々の振動装置が提案されている。図１４は、下記特許文献１に開示されている振動装置１００の平面図である。図１５は、ケース１０１に取り付けられた状態の振動装置１００の側面図である。図１５に示すように、振動装置１００はケース１０１に取り付けられる支持部材１０２と、基端部が支持部材１０２に取り付けられた弾性板１０３とを備えている。図１４に示すように、弾性板１０３には、セラミック振動子１０５が貼り付けられている。また、弾性板１０３の先端部には、重り１０４が取り付けられている。

図１６は、下記特許文献２に開示されている振動装置１１０の側面断面図である。図１６に示すように、振動装置１１０は、ハウジング１１１を備えている。ハウジング１１１内には、少なくとも一端がハウジング１１１によって支持されたシム材１１２が配置されている。シム材１１２の少なくとも一方の面には、圧電素子１１３が設けられている。

特開平１０−１９２７８２号公報 特開平１１−６５５６９号公報

特許文献１や特許文献２に開示されている振動装置１００，１１０では、モータを必要としないため、低消費電力化及び小型・軽量化を図ることができる。しかしながら、振動装置１００，１１０では、支持部材やハウジングが必要となるため、部品点数が多くなるという問題があった。また、振動装置１００，１１０の振動は、支持部材やケーシングを介して伝達されるため、支持部材やケーシングにおいて振動の機械的損失が生じ、振動の伝達効率が低かった。

本発明の目的は、部品点数が少なく、かつ振動の伝達効率が高い振動装置を提供することにある。

本発明に係る振動装置は、被固定部材に取り付けられる。本発明に係る振動装置は、一枚の弾性板と、圧電振動板とを備える。弾性板は、固定部と、振動部と、接続部とを有する。固定部は、被固定部材に取り付けられる。振動部は、固定部の被固定部材に対する固定面に対して略平行に間隔をおいて配置されている。接続部は、固定部の一方の端部と、振動部の一方の端部とを接続している。圧電振動板は、振動部の少なくとも一方の表面に設けられている。

本発明のある特定の局面において、圧電振動板は振動部の両面に設けられている。

本発明の別の特定の局面において、弾性板は金属製である。

本発明の他の特定の局面において、固定部は、被固定部材に対して貼付されており、固定部の被固定部材に対して貼付されている部分の面積は、圧電振動板の面積よりも大きい。

本発明のさらに別の特定の局面において、接続部は、固定部に対して略垂直な部分を有する。

本発明のさらに他の特定の局面において、接続部は、固定部と振動部との接続方向において、複数の屈曲部を有する。

本発明に係る振動装置では、被固定部材に固定される固定部と、振動部と、接続部とを有する一枚の弾性板の振動部に圧電振動板が設けられているため、部品点数を少なくすると共に、振動の伝達効率を高めることができる。

図１は、第１の実施形態に係る振動装置の斜視図である。 図２は、振動装置の平面図である。 図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。 図４は、第２の実施形態に係る振動装置の断面図である。 図５は、第２の実施形態に係る振動装置の第１の接続部分の拡大断面図である。 図６は、第３の実施形態に係る振動装置の断面図である。 図７は、実験例１における振動装置の取り付け態様を表す斜視図である。 図８は、比較例１における振動装置の取り付け態様を表す斜視図である。 図９は、実験例１における振動変位量の測定結果を表すグラフである。 図１０は、比較例１における振動変位量の測定結果を表すグラフである。 図１１は、比較例２に係る振動装置の断面図である。 図１２は、実験例３における振動変位量の測定結果を表すグラフである。 図１３は、実験例４における振動変位量の測定結果を表すグラフである。 図１４は、特許文献１に開示されている振動装置の平面図である。 図１５は、ケースに取り付けられた状態の振動装置の側面図である。 図１６は、特許文献２に開示されている振動装置の側面断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の振動装置１の斜視図である。図２は、振動装置１の平面図である。図３は、図２中の切り出し線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う振動装置１の断面図である。図３に示すように、振動装置１は、被固定部材１０に固定され、被固定部材１０に振動を伝達するための装置である。被固定部材１０は、特に限定されない。被固定部材１０は、例えば、携帯電話のケーシングなどであってもよい。すなわち、振動装置１は、例えば、携帯電話のバイブレータとして用いられる。

図１に示すように、振動装置１は、弾性板１１と、第１の圧電振動板１２と、第２の圧電振動板１３とを備えている。弾性板１１は、板状の固定部１４と、板状の振動部１５と、接続部１６とを備えている。固定部１４と振動部１５と接続部１６とは、一体に形成されている。

弾性板１１は、弾性を有するものである限りにおいて、特に限定されない。弾性板１１の材質としては、例えば、プラスチックや金属などが挙げられる。中でも、弾性板１１の材質としては、ステンレスなどの金属が好ましい。弾性板１１を金属製とすることにより、弾性板１１における振動の機械的損失をより小さくすることができる。なお、弾性板１１の厚みは、振動装置１に求められる特性や弾性板１１の材質等に応じて適宜設定することができる。一般的に、弾性板１１の厚みは、第１及び第２の圧電振動板１２，１３が駆動されることにより振動が効率よく伝達するように設計されていることが好ましい。

図３に示すように、固定部１４は、被固定部材１０に対して固定される。固定部１４の固定方法は、特に限定されない。例えば、接着剤や粘着剤、アクリル系粘着テープ等の粘着テープなどを用いて、固定部１４を被固定部材１０に対して貼付してもよい。また、ビスやリベットなどを用いて固定部１４を被固定部材１０に対して固定してもよい。

振動部１５は、固定部１４の被固定部材１０に対する固定面１４ｂに対して略平行に配置されている。振動部１５は、固定部１４に対して間隔をおいて配置されている。振動部１５の第１の主面１５ａには、第１の圧電振動板１２が貼付されている。振動部１５の第２の主面１５ｂには、第２の圧電振動板１３が貼付されている。本実施形態では、これら振動部１５並びに第１及び第２の圧電振動板１２，１３によってバイモルフ型の振動子が構成されている。

第１及び第２の圧電振動板１２，１３の貼付方法は特に限定されない。第１及び第２の圧電振動板１２，１３は、例えば、エポキシ系接着剤などの接着剤によって貼付される。

第１及び第２の圧電振動板１２，１３の構成は特に限定されない。第１及び第２の圧電振動板１２，１３は、典型的には、正弦波の交流電圧が印加される一対の電極と、一対の電極間に配置された圧電体とにより構成される。

なお、振動部１５と固定部１４とのそれぞれの形状寸法は特に限定されない。振動部１５と固定部１４とのそれぞれは、例えば、矩形であってもよいし、円形または楕円形であってもよい。振動部１５と固定部１４とは相互に同じ形状を有していてもよいし、異なる形状を有していてもよい。

振動部１５と固定部１４とのそれぞれの大きさは、振動装置１に求められる特性などに応じて適宜設定される。振動部１５と固定部１４とは相互に同じ大きさであってもよいし、異なる大きさであってもよい。具体的には、振動部１５と固定部１４とのそれぞれを、例えば、幅：１０ｍｍ、長さ：２０ｍｍ、厚さ：０．２ｍｍの矩形状としてもよい。この場合、第１及び第２の圧電振動板１２，１３は、例えば、幅：１０ｍｍ、長さ：１６ｍｍ、厚さ：０．１ｍｍの矩形状とすることができる。

なお、固定部１４の被固定部材１０に対して貼付されている部分の面積は、第１及び第２の圧電振動板１２，１３の面積よりも大きいことが好ましい。そうすることによって、固定部１４の支点と作用点との間の距離を大きくすることができる。従って、被固定部材１０の比較的広い部分を振動させることができる。

図３に示すように、固定部１４の端部１４ａと、振動部１５の端部１５ｃとは、接続部１６により接続されている。接続部１６は、固定部１４の端部１４ａと振動部１５の端部１５ｃとを接続可能な形状である限りにおいて、どのような形状を有していてもよい。具体的には、本実施形態では、接続部１６の側面視形状は、中心角が約１８０°の略円弧状とされている。すなわち、弾性板１１の側面視形状は、略Ｕ字状とされている。

以上説明したように、本実施形態では、第１及び第２の圧電振動板１２，１３が設けられた弾性板１１が被固定部材１０に対して直接固定される。振動装置１では、図１４に示す振動装置１００や図１６に示す振動装置１１０のように、弾性板１１を収納または支持するためのケーシングや支持部材を要さない。また、振動装置１００のように、重りを必須としない。従って、振動装置１の部品点数を少なくすることができる。

また、本実施形態では、弾性板１１が被固定部材１０に直接取り付けられるため、ケーシングや支持部材などを設けた場合と比べて、振動の機械的損失を抑制することができる。従って、被固定部材１０を高効率に振動させることができる。

ところで、例えば、図１５に示すように、振動方向が固定部材の固定面に対して平行である場合は、固定部材を効率よく振動させることができない。固定部材は、固定面に対して平行な方向に振動しにくいからである。それに対して、本実施形態では、図３に示すように、振動部１５が固定部１４の被固定面１４ｂに対して略平行に配置されている。このため、振動部１５は、被固定面１０ａに対して略平行に位置する。よって、振動部１５の振動方向Ｒ１が、被固定部材１０が最も振動しやすい被固定面１０ａに対して垂直な方向と一致する。従って、被固定部材１０を高効率に振動させることができる。

本実施形態では、側面視形状が略円弧状である接続部１６によって固定部１４と振動部１５とが接続されている。このため、振動部１５が最も振動しやすい方向と、振動部１５の振動方向Ｒ１が一致する。従って、振動部１５が振動しやすいため、大きな振動を被固定部材１０に対して付与することができる。

ところで、図１４及び図１５に示す振動装置１００では、図１５に示すように、弾性板１０３が被固定面に対して垂直に位置している。このため、弾性板１０３の幅を広くすると、被固定面の法線方向における振動装置１００の高さＨ１が大きくなる。

それに対して本実施形態では、図３に示すように、振動部１５が被固定面１０ａに対して略平行に配置される。このため、振動部１５の幅を広くした場合であっても、被固定面１０ａの法線方向における振動装置１の高さＨ２が大きくならない。よって、被固定面１０ａの法線方向における振動装置１の高さＨ２を大きくすることなく、振動部１５の幅を大きくすることができる。従って、被固定面１０ａの法線方向における振動装置１の高さＨ２を大きくすることなく、振動装置１において発生する加振力を大きくすることができる。

また、本実施形態では、振動部１５のみならず、接続部１６も振動に寄与する。このため、例えば、板状の弾性板を別の支持部材を用いて被固定部材１０に固定する場合と比較して、弾性板１１の振動する部分の長さである有効長を長くすることができる。従って、振動装置１によれば、より大きな加振力が得られる。逆に言えば、振動部１５の長さを短くした場合であっても比較的高い加振力が得られる。従って、振動装置１を小型化することができる。

なお、本実施形態では、振動部１５の両面に圧電振動板を設け、バイモルフ型の振動子を構成する例について説明した。但し、本発明はこの構成に限定されない。例えば、振動部１５の一方の表面にのみ圧電振動板を設け、ユニモルフ型の振動子を構成してもよい。

以下、本発明を実施した好ましい形態のさらなる例について、図４〜図６を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材については、共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、接続部１６の側面視形状が略円弧である例について説明した。但し、接続部１６の側面視形状は略円弧に限定されない。例えば、図４に示すように、接続部１６は、固定部１４に対して垂直な部分１６ａを有していてもよい。具体的には、本実施形態では、接続部１６は、垂直部分１６ａと、それぞれ中心角が約９０°の第１の接続部分１６ｂ及び第２の接続部分１６ｃとを備えている。垂直部分１６ａと振動部１５とは、第１の接続部分１６ｂにより接続されている。垂直部分１６ａと固定部１４とは、第２の接続部分１６ｃにより接続されている。

このように、接続部１６に垂直部分１６ａを設けることにより、接続部１６を中心角が約１８０°の略円弧状に形成する場合と比較して、振動装置１の長さを同じとすれば、弾性板１１の有効長をさらに長くすることができる。従って、さらに大きな加振力（振動変位量）が得られる。

振動装置１において得られる加振力をより大きくする観点から、図５に示す第１の接続部分１６ｂの内径ｒ及び第２の接続部分１６ｃの内径のそれぞれは小さい方が好ましい。弾性板１１の有効長をより長くすることができるからである。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る振動装置の断面図である。図６に示すように、接続部１６は、固定部１４と振動部１５との接続方向Ｒ２において、複数の屈曲部を有していてもよい。具体的には、本実施形態では、接続部１６に複数の屈曲部１６ｄ〜１６ｇが設けられている。

（実験例１）
図７に示すように、図１〜図３に示す振動装置１を筐体２０に貼付し、振動装置１を駆動させることにより、筐体２０の重心位置の振動変位量を測定した。測定結果を図９に示す。なお、実験例１において、弾性板１１は、ステンレス製とした。弾性板１１の厚みは、０．２ｍｍとした。振動部１５及び固定部１４のそれぞれは、幅：１０ｍｍ、長さ：２０ｍｍの矩形状とした。第１及び第２の圧電振動板１２，１３のそれぞれは、幅：１０ｍｍ、長さ：１６ｍｍ、厚さ：０．１ｍｍの矩形状とした。

比較例１として、図８に示すように、実験例１において用いた振動装置１と同様の構成を有する振動装置１の固定部の側面を、上記実験例と同様に、筐体２０にアクリル系テープ接着剤を用いて貼付し、振動装置１を駆動させることにより、筐体２０の重心位置の振動変位量を測定した。測定結果を図１０に示す。なお、図９及び図１０に示すＡは、弾性板１１の幅が１ｍｍであるときのデータを示し、Ｂは、弾性板１１の幅が５ｍｍであるときのデータを示し、Ｃは、弾性板１１の幅が１０ｍｍであるときのデータを示す。

図１０に示すように、振動装置１の側面を筐体２０に貼付した場合は、弾性板１１の幅を大きくすることによって振動変位量を大きくできるものの、弾性板１１の幅が大きくなるにつれて振動装置１の筐体２０の固定面からの高さが高くなることがわかる。

それに対して、振動装置１の固定部１４を筐体２０に貼付した場合は、弾性板１１の幅を大きくすることによって、振動装置１の筐体２０の固定面からの高さを高くすることなく、振動変位量を大きくできることがわかる。

（実験例２）
実験例１において使用した振動装置１を図３に示すように被固定部材１０に固定し、駆動したときの被固定部材１０の重心位置の振動変位量を測定し、実験例２とした。実験例２では、被固定部材１０の重心位置の振動変位量が１１．３μｍであった。

図１１に示すように、実験例２における振動部１５と同じ形状寸法かつ同じ材質の弾性板２１に第１及び第２の圧電振動板１２，１３を実験例２と同様に貼付し、振動子２２を形成した。振動子２２をＡＢＳ樹脂からなる支持部材２３を介して、実験例２と同様の被固定部材１０に対して固定し、駆動したときの被固定部材１０の重心位置の振動変位量を測定し、比較例２とした。比較例２では、被固定部材１０の重心位置の振動変位量が１０．９μｍであった。

これら実験例２及び比較例２の結果から、支持部材２３を使用せず、一枚の弾性板によって固定部と振動部とを構成することにより、弾性板１１の有効長を大きくでき、且つ振動の機械的損失を抑制できるため、被固定部材１０を大きく振動させることができることがわかる。

（実験例３）
図３に示す振動装置において、固定部１４と被固定部材１０との貼付部分の面積を種々変化させたときの被固定部材１０の重心位置の振動変位量を測定した。なお、固定部１４と被固定部材１０との貼付部分の幅は１０ｍｍに固定した。固定部１４と被固定部材１０との貼付には、厚さ１．０ｍｍのテープ接着剤を用いた。

測定結果を図１２に示す。図１２に示すように、固定部１４と被固定部材１０との貼付部分の長さを長くし、貼付部分の面積が大きくなるにつれ、固定部１４の支点と作用点との間の距離を大きくすることができるため、被固定部材１０の重心位置の振動変位量が大きくなることがわかる。

（実験例４）
図４に示す振動装置において、第１及び第２の接続部分１６ｂ、１６ｃの内径ｒを種々変化させたときの被固定部材１０の重心位置の振動変位量を測定した。なお、本実験例４の測定において、第１の接続部分１６ｂの内径と第２の接続部分１６ｃの内径とは等しく設定した。

測定結果を図１３に示す。図１３に示すように、第１及び第２の接続部分１６ｂ、１６ｃの内径ｒを小さくすることによって、弾性板１１の有効長を大きくできるため、被固定部材１０を大きく振動させることができることがわかる。

１ …振動装置
１０ …被固定部材
１０ａ…被固定面
１１ …弾性板
１２ …第１の圧電振動板
１３ …第２の圧電振動板
１４ …固定部
１４ａ…端部
１４ｂ…固定面
１５ …振動部
１５ａ…第１の主面
１５ｂ…第２の主面
１５ｃ…端部
１６ …接続部
１６ａ…垂直部分
１６ｂ…第１の接続部分
１６ｃ…第２の接続部分
１６ｄ〜１６ｇ…屈曲部
２０ …筐体
２１ …弾性板
２２ …振動子
２３ …支持部材

Claims (6)

1. 被固定部材に固定される振動装置であって、
   前記被固定部材に固定される固定部と、前記固定部の前記被固定部材に対する固定面に対して略平行に間隔をおいて配置された振動部と、前記固定部の一方の端部と、前記振動部の一方の端部とを接続する接続部とを有する一枚の弾性板と、
   前記振動部の少なくとも一方の表面に設けられた圧電振動板とを備える振動装置。
2. 前記圧電振動板が前記振動部の両面に設けられている、請求項１に記載の振動装置。
3. 前記弾性板は金属製である、請求項１または２に記載の振動装置。
4. 前記固定部は、前記被固定部材に対して貼付されており、
   前記固定部の前記被固定部材に対して貼付されている部分の面積は、前記圧電振動板の面積よりも大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の振動装置。
5. 前記接続部は、前記固定部に対して略垂直な部分を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の振動装置。
6. 前記接続部は、前記固定部と前記振動部との接続方向において、複数の屈曲部を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動装置。

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